吹管音樂濾波去噪基于漢寧創(chuàng)的fir濾波器(編輯修改稿)
2024-07-24 23:09 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 el(39。頻率(f)39。)。ylabel(39。幅度譜39。)。axis([0,3000,0,3000])。grid on。 subplot(2,2,3)。plot(t,y)。title(39。加入干擾后的音樂信號39。)。xlabel(39。時間(t)39。)。ylabel(39。幅度39。)。axis([0,2,])。 grid on。subplot(2,2,4)。plot(f,Y)。title(39。加入單頻干擾后的音樂信號頻譜39。)。xlabel(39。頻率(f)39。)。ylabel(39。幅度譜39。)。axis([0,3000,0,3000])。grid on。用繪圖命令分別畫出加噪前后的時域和頻域波形，如下圖33所示。圖33 吹管音樂信號加入單頻噪聲前后的時域與頻譜波形圖由上圖可以看到，語音信號加入單頻噪聲后的時域波形比未加之前在幅度范圍內(nèi)有了明顯的增加，在頻譜方面可以看到除了在加了噪聲之后的頻譜圖上的2100Hz出現(xiàn)一個明顯的沖激信號外，其它地方均與未加時的原始吹管音樂信號頻譜相同，這一現(xiàn)象表現(xiàn)在音樂播放時，可以聽見一聲尖銳的嘯叫聲。 濾波器設(shè)計本次課程設(shè)計中主要應(yīng)用漢寧窗設(shè)計出FIR濾波器。利用Matlab中的函數(shù)freqz畫出各濾波器的頻率響應(yīng)，首先利用數(shù)字信號處理里面學(xué)過的知識，根據(jù)選定的參數(shù)，用漢寧窗函數(shù)法設(shè)計FIR數(shù)字濾波器，得到數(shù)字濾波器的參數(shù)b，a。其中b為系統(tǒng)函數(shù)的分子系數(shù)，a為系統(tǒng)函數(shù)分母系數(shù)。再調(diào)用freqz(b,a,512,fs)即可得到該濾波器的頻率響應(yīng)。主程序如下：fpd=1450。fsd=1650。fsu=2fpu=2350。 % FIR濾波器的上下截止頻率Rp=1。As=37。 % 帶阻濾波器設(shè)計指標(biāo)fcd=(fpd+fsd)/2。fcu=(fpu+fsu)/2。df=min((fsdfpd),(fpufsu))。 % 計算上下邊帶中心頻率，和頻率間隔wcd=fcd/fs*2*pi。wcu=fcu/fs*2*pi。 dw=df/fs*2*pi。 % 將Hz為單位的模擬頻率換算為rad為單位的數(shù)字頻率wsd=fsd/fs*2*pi。 wsu=fsu/fs*2*pi。 M=ceil(*pi/dw)+1。 % 計算漢寧窗設(shè)計該濾波器時需要的階數(shù)n=0:M1。 % 定義時間范圍w_ham=hanning(M)。 % 產(chǎn)生M階的漢寧窗 hd_bs=ideal_lp(wcd,M)+ideal_lp(pi,M)ideal_lp(wcu,M)。 % 調(diào)用自編函數(shù)計算理想帶阻濾波器的脈沖響應(yīng)h_bs=w_ham39。.*hd_bs。 % 用窗口法計算實際濾波器脈沖響應(yīng)[db,mag,pha,grd,w]=freqz_m(h_bs,1)。 % 調(diào)用自編函數(shù)計算濾波器的頻率特性通過繪圖工具可得出濾波器的波形圖，如圖34所示。圖34 FIR濾波器的頻率響應(yīng)上圖為用漢寧窗設(shè)計的FIR濾波器圖，可以看出，阻帶最大衰減為100dB，F(xiàn)IR濾波器的主瓣寬度很小，這樣可以使過渡寬度很陡，旁瓣相對于主瓣也比較小。 信號濾波處理用自己設(shè)計的各濾波器分別對采集的信號進行濾波，在Matlab中，F(xiàn)IR濾波器利用函數(shù)fftfilt對信號進行濾波，IIR濾波器利用函數(shù)filter對信號進行濾波，對語音信號進行濾波后，仔細對比濾波前和濾波后的語音信號圖，得出結(jié)論。主程序如下：y_fil=filter(h_bs,1,y)。 % 用設(shè)計好的濾波器對y進行濾波Y_fil=fft(y_fil)。Y_fil=Y_fil(1:N/2)。 % 計算頻譜取前一半由繪圖工具可以得出濾波前后的吹管音樂信號波形圖、原始吹管音樂信號波形圖和加入噪聲后的吹管音樂信號波形圖，如圖35所示。圖35 濾波前后的波形圖由上圖可以看出，加噪后的吹管音樂信號經(jīng)過FIR濾波器的濾噪處理，時域和頻域圖幾乎相同，這說明噪聲被完全濾掉，同時也說明FIR濾波器設(shè)計很理想，能滿足課設(shè)要求。 結(jié)果分析語音信號經(jīng)過FIR濾波器的濾除噪聲的處理，在Matlab中，函數(shù)sound可以對聲音進行回放。其調(diào)用格式：sound (x，fs，bits)我們可以明顯感覺濾波前后的聲音有變化。聲音中刺耳的聲音沒有了，幾乎恢復(fù)成原始的聲音，但較原始的聲音更平滑一些。這說明用漢寧窗設(shè)計FIR濾波器濾掉了語音中的噪聲同時，也把原始語音的很小的一部分也濾掉了，所以回放語音的時候聽起來比以前的更加平滑，說明這段程序設(shè)計是成功的。4出現(xiàn)的問題及解決方法 在設(shè)計課程設(shè)計時，出現(xiàn)了以下幾個問題：1.、由于沒有控制好所需音樂信號的時間，導(dǎo)致結(jié)果不理想。對各時域、頻譜圖的范圍沒有好的預(yù)計，導(dǎo)致出圖時波形效果不理想。因為多次改動單頻噪聲頻率值，所設(shè)計的濾波器的性能指標(biāo)沒有隨之變化，出現(xiàn)了濾波上的錯誤。在確定單頻噪聲頻率值后，由于不能很好的掌握其它參數(shù)的調(diào)試指標(biāo)，導(dǎo)致多次調(diào)試都無法得到理想的濾波。5 結(jié)束語在此次課程設(shè)計中，我的任務(wù)是利用漢寧窗函數(shù)設(shè)計FIR濾波器，對吹管音樂信號進行濾波去噪處理。課設(shè)開始之前，我認真復(fù)習(xí)了有關(guān)窗函數(shù)特別是漢寧窗的相關(guān)知識以及濾波器的設(shè)計方法，了解課設(shè)流程。在這兩周里，我利用老師給出的模板，結(jié)合相關(guān)的專業(yè)知識，比較輕松的完成了課
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